1、每个链表节点使用一个adlist.h/listNode
结构来表示:
typedef struct listNode { // 前置节点 struct listNode *prev; // 后置节点 struct listNode *next; // 节点的值 void *value; } listNode;
虽然仅仅使用多个 listNode
结构就可以组成链表, 但使用 adlist.h/list
来持有链表的话, 操作起来会更方便:
typedef struct list {
// 表头节点
listNode *head;
// 表尾节点
listNode *tail;
// 链表所包含的节点数量
unsigned long len;
// 节点值复制函数
void *(*dup)(void *ptr);
// 节点值释放函数
void (*free)(void *ptr);
// 节点值对比函数
int (*match)(void *ptr, void *key);
} list;
list
结构为链表提供了表头指针 head
、表尾指针 tail
, 以及链表长度计数器 len
, 而 dup
、 free
和 match
成员则是用于实现多态链表所需的类型特定函数:
dup
函数用于复制链表节点所保存的值;free
函数用于释放链表节点所保存的值;match
函数则用于对比链表节点所保存的值和另一个输入值是否相等。
链表提供了高效的节点重排能力, 以及顺序性的节点访问方式, 并且可以通过增删节点来灵活地调整链表的长度。
作为一种常用数据结构, 链表内置在很多高级的编程语言里面, 因为 Redis 使用的 C 语言并没有内置这种数据结构, 所以 Redis 构建了自己的链表实现。
链表在 Redis 中的应用非常广泛, 比如列表键的底层实现之一就是链表: 当一个列表键包含了数量比较多的元素, 又或者列表中包含的元素都是比较长的字符串时, Redis 就会使用链表作为列表键的底层实现。
除了链表键之外, 发布与订阅、慢查询、监视器等功能也用到了链表, Redis 服务器本身还使用链表来保存多个客户端的状态信息, 以及使用链表来构建客户端输出缓冲区(output buffer)。
2、Redis 的链表实现的特性可以总结如下:
- 双端: 链表节点带有
prev
和next
指针, 获取某个节点的前置节点和后置节点的复杂度都是 O(1) 。 - 无环: 表头节点的
prev
指针和表尾节点的next
指针都指向NULL
, 对链表的访问以NULL
为终点。 - 带表头指针和表尾指针: 通过
list
结构的head
指针和tail
指针, 程序获取链表的表头节点和表尾节点的复杂度为 O(1) 。 - 带链表长度计数器: 程序使用
list
结构的len
属性来对list
持有的链表节点进行计数, 程序获取链表中节点数量的复杂度为 O(1) 。 - 多态: 链表节点使用
void*
指针来保存节点值, 并且可以通过list
结构的dup
、free
、match
三个属性为节点值设置类型特定函数, 所以链表可以用于保存各种不同类型的值。
3、再次回顾:
- 链表被广泛用于实现 Redis 的各种功能, 比如列表键, 发布与订阅, 慢查询, 监视器, 等等。
- 每个链表节点由一个
listNode
结构来表示, 每个节点都有一个指向前置节点和后置节点的指针, 所以 Redis 的链表实现是双端链表。 - 每个链表使用一个
list
结构来表示, 这个结构带有表头节点指针、表尾节点指针、以及链表长度等信息。 - 因为链表表头节点的前置节点和表尾节点的后置节点都指向
NULL
, 所以 Redis 的链表实现是无环链表。 - 通过为链表设置不同的类型特定函数, Redis 的链表可以用于保存各种不同类型的值。